Aliatge

Un aliatge és una barreja homogènia de dos o més elements, dels quals com a mínim un ha de ser un metall. La substància resultant presenta unes propietats força diferents de les dels elements constitutius per separat, i de vegades n'hi ha prou d'afegir una molt petita quantitat d'un element per tal que apareguin. La tècnica de l'aliatge s'utilitza per a millorar algunes propietats dels metalls purs, com ara la resistència mecànica, la duresa o la resistència a la corrosió. Així, l'acer és molt més dur que el ferro, que n'és l'origen i al qual s'ha afegit carboni. D'altra banda, algunes propietats físiques com la densitat, la reactivitat, el mòdul elàstic o la conductivitat tèrmica i elèctrica de l'aliatge no difereixen gaire de la dels elements primaris. Alguns aliatges comuns són el llautó, fet amb coure i zinc, o el bronze, fet amb coure i estany.

Els aliatges es formen generalment per la fusió dels seus components i posterior mescla conjunta en solidificar-se. Però tret dels metalls, molts aliatges no tenen un punt de fusió determinat sinó que presenten un rang de mescla entre les fases sòlida i líquida. La temperatura en la qual comença la mescla s'anomena solidus i la temperatura en la qual finalitza rep el nom de liquidus. Tanmateix hi ha molts aliatges per als quals hi ha una certa proporció dels seus elements constitutius que presenta un punt de fusió concret (rarament dos), aquest tipus d'aliatges reben el nom d'eutèctics.

Existeix, però, un mètode de producció d'aliatges anomenat aliatge mecànic que es basa en la molta continuada i conjunta dels components. El material és sotmès a una sèrie de moviments i friccions que afavoreixen la formació de dissolucions sòlides a causa, entre altres motius, de la reducció de la seva mida cristal·lina.

L'exsudació, extravasació o infiltració és la presència anormal d'un dels constituents a la superfície d'un aliatge.

Solució sòlida 

De manera anàloga a les solucions líquides, també hi ha solucions sòlides metàl·liques que són formades per una matriu d'àtoms (solvent) que inclou, en posició de substitució o intersticial, altres àtoms d'un segon element (solut). La quantitat màxima de solut que pot ser present al solvent en condicions d'equilibri és el que s'anomena solubilitat.

Per tal que un element metàl·lic tingui una elevada solubilitat a la xarxa cristal·lina d'un altre metall, és necessària la concurrència d'algunes condicions (les regles de Hume-Rothery):
 El radi atòmic del solut no pot diferir més del 15 % del que tingui el solvent.
 L'estructura cristal·lina dels dos elements ha de ser similar, millor si són idèntiques.
 L'electronegativitat ha de ser la mateixa per als dos elements o el més similar possible. Si la diferència és massa gran, els metalls tendeixen a formar compostos intermetàl·lics i no solucions sòlides.
 La valència del solut i solvent han de ser el més similars possible. La màxima solubilitat es dona quan tots dos tenen la mateixa valència. Els metalls amb una valència petita tendeixen a dissoldre els metalls amb una valència superior.

Tipus d'aliatges segons les seves propietats 
 Aliatge dur: Dit de l'aliatge de duresa molt elevada utilitzat. Són aliatges especialment indicats per al tall de metalls, per a matrius i per a peces que requereixen gran resistència a l'abrasió mecànica. En són exemples: els acers ràpids, els aliatges nomenats Stellite a base de cobalt, crom i tungstè, i els carburs aglomerats (com els metalls Kenna i vídia), constituïts essencialment per carbur de tungstè (amb addicions de carbur de titani, de tàntal i de niobi) aglomerat amb cobalt.
 Aliatge fusible: dit de l'aliatge de punt de fusió molt baix (denominació sovint aplicada als aliatges que es fonen per sota de 230 °C). Són principalment aplicats en fusibles, per a la creació de motlles, foneria, entre d'altres. Com a principals components hi trobem: el bismut, el plom, l'estany i el cadmi.
 Aliatge refractari: A diferència de l'anterior, l'aliatge refractari pot ser utilitzat a temperatures elevades (de l'ordre dels 900 °C o més). Si bé no tots aquests aliatges es poden emprar sempre a 900 °C, es consideren aliatges refractaris alguns acers inoxidables austenítics (com per exemple l'acer amb el 25 % de crom i el 20 % de níquel) i alguns aliatges a base de níquel o cobalt, amb quantitats importants de crom. Per a resistir temperatures superiors als 1.000 °C s'empren aliatges que contenen com a components principals els anomenats metalls refractaris, que es fonen per damunt de 1 800 °C (el crom, el molibdè, el tungstè, el niobi i el tàntal. Una de les aplicacions més antigues d'aquests aliatges és la fabricació de filaments per a bombetes.
 Antifricció: Dit dels aliatges destinats a aplicacions on cal resistència al fregament (com per exemple els coixinets que aguanten arbres en rotació). Per la seva aplicació solen ser durs, per a reduir el fregament, plàstics, per tal de minimitzar la possibilitat d'enferritjament del sistema mecànic, i han de tenir bona conductibilitat tèrmica (per a evitar escalfaments excessius).

Exemples d'aliatges

Aliatges de coure 
 Bronze: coure + estany
 Bronze de beril·li: aliatge de coure amb un contingut entre el 0,5 i el 3% de beril·li
 Llautó: coure + zinc
 Billó: coure + argent; utilitzat per encunyar monedes en èpoques d'escassetat de metalls nobles o de devaluació monetària.

Aliatges de ferro 
 Fosa: ferro + carboni (des del 2,1% fins al 6,7% de carboni)
 Acer: ferro + carboni (menys del 2,1% de carboni)
 Acer inoxidable: ferro + níquel + crom, i de vegades molibdè o vanadi

Altres aliatges 
 Or nòrdic: coure, alumini, zinc i estany segons les proporcions següents: Cu89Al₅Zn₅Sn1.
 Aliatge de lleuger
plom i estany: utilitzat per a la soldadura de components en electrònica.
 Amalgama: mercuri + un altre metall, per exemple or, coure, cadmi, etc.
 Alpaca o plata alemanya: coure + zinc + níquel
 Metall de Babbitt: estany o plom + antimoni
 Peltre: estany + coure (+ plom + antimoni)
 Zamak: zinc + alumini + magnesi + coure
  Elektron
 Metall Muntz
 Monel
 Estelita
 Inconel
 Hastelloy
 Nimonic

Aliatges antics 
 Electre 
 Ferro meteorític
 Oricalc

Referències

Vegeu també 
 Cristal·lització
 Metal·lúrgia

Bibliografia